电子显微镜讲义-2012(第12节)2.pptVIP

电子显微镜Electron Microscope;自我介绍;目 录;考试形式及安排;主要参考书;第一章 电子显微镜的基础;绪论——材料研究的重要性;材料科学基础的地位 ;青铜兵器性能的提高和兵器标准化制备。;聚合物的性能结构依赖性;反应物;油酸:甲醇为3:1(质量比), 反应温度为338 K, 催化剂用量为3.8 mmol(H+);?m;显微术：光学、电子、扫描探针;; 第一代显微镜——光学显微镜;第二代显微镜——电子显微镜 ;第三代显微镜——扫描探针显微镜（SPM）;第二章 电子显微镜基础;2.1 几何光学成像及光学显微镜结构回顾 2.1.1 几何光学成像 透镜成像的高斯公式 u 是物距； v 是像距 f 是焦距 ;2.1.2 光学显微镜结构 ;光学显微镜有多种分类方法： 1.按使用目镜的数目可分为双目和单目显微镜； 2.按图像是否有立体感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜； 3.按观察对像可分为生物和金相显微镜等； 4.按光学原理可分为偏光、相衬和微差干涉对比显微镜等； 5.按光源类型可分为普通光、荧光、紫外光、红外光和激光显微镜等； 6.按接收器类型可分为目视、数码（摄像）显微镜等。 常用的显微镜有双目体视显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、荧光显微镜等。;2.1.3 光学显微镜成像;2.1.3 光学显微镜局限 分辨率定义： 任何显微镜的用途都是将物体“放大”，使物体上的细微部分清晰的显示出来，帮助人们观察用肉眼直接观察看不见的东西。假如物体上两个相距一定距离的点，利用显微镜把它们区分开来。 所能观察到的最小距离，既能分辨的最短距离称为显微镜的分辨率。人眼的分辨率为0.2mm.假如在物镜形成的像中，这两个点未被分开的话，则无论放大多少倍，也不能把它们分开。 ;光学透镜成像的情况见图。表示样品上的两个物点S１、S２经过物镜在像平面形成像s1’、s2’的光路。??????????????????????????????????????????????? 由于衍射效应的作用，点光源在像平面上得到的并不是一个点，而是一个中心最亮，周围带有明暗相间同心园环的园斑，即Airy斑． 即S1、S2成像后在像平面上会产生两个Airy斑S1’、S2’． Airy斑的光强分布特???： ? 84％集中在中央亮斑上，其余由内向外顺次递减，分散在第1、第2 …。一般将第一暗环半径定为Airy斑的半径。;根据光学理论，分辨率可表示为： d = 0.61λ/(nsinα) d 为分辨率； λ为入射光的波长；n 为样品与物镜之间介质的折射率；α为半孔径角。 习惯上，N?A表示为nsinα，称为显微镜的数值孔径。 从公式 d = 0.61λ/(nsinα) 可以看出， 波长愈短，孔径角愈大，介质的折射率愈大，则显微镜的分辨本领越高。 ;对于光学显微镜，若介质为空气，则n = 1， α极限条件下可为90°，则分辨率为 d = 0.61λ。 实际上，对于玻璃透镜，最大孔径半角a = 70-75°，如果在物镜和试样之间加入松柏油（n = 1.515）, 此时的分辨率为 d = λ/2, 可见，半波长是光学玻璃透镜可分辨本领的理论极限。 而可见光波长为400-700nm, 所以光学显微镜的d = 200nm. 有效放大倍数=人眼分辨率/仪器分辨率 M = 0.2mm /200nm = 1000 (倍) 由此可推知光学显微镜有效放大倍数为1000倍 问题：1.什么是有效放大倍数？ 2.为什么光学显微镜的最大放大倍数设计为1000倍？;光学显微镜的分辨率为200nm,为了进一步提高分辨率，唯一可能是利用短波长的射线，如利用紫外线（200-400nm），分辨率可提高一倍，曾经有人提出用X射线和γ射线作为光源，但在技术上比较困难，至今没有大的进展。当电子束作为“光源”时显微镜的分辨率提高了1000倍。 电子波的波长决定于电子的速度，而电子的速度决定于加速电压，例如，当加速电压为100KV, 电子束波长为0.0037nm，它比可见光的波长小于10万倍，但实际分辨率提高只有约1000倍。这是由于电镜像差等造成的。 要想电子束作为光源，用于放大成像，还要解决： 电子束发射、 电子束加速、 电子束聚焦、 电子束放大、 电子束穿透能力、电子束成像等问题。;2.3 电子的基本性质 电子是英国物理学家汤姆逊(J.J. Thomson)于1897年在研究阴极射线是发现的，它是最早被发现的基本粒子。一般地说，电子是指带有负电的电子，静止质量为9.11×10-31Kg,其电量为1.602×10-19库伦，是电量的最小单位，电子定向运动